第05講 透鏡與視覺（原卷版）

第05講透鏡與視覺認(rèn)識(shí)凸透鏡成像的基本概念掌握凸透鏡成像的基本規(guī)律分析透鏡與視覺之間的聯(lián)系一.透鏡和視覺1.透鏡及應(yīng)用：能透過光的鏡片都是透鏡，透鏡廣泛應(yīng)用在放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、眼鏡片、望遠(yuǎn)鏡等。2.透鏡的分類：（1）凸透鏡：中間厚邊緣?。?）凹透鏡：中間薄邊緣厚3.凸透鏡對光有會(huì)聚光線，凹透鏡對光有發(fā)散作用：4.透鏡的焦距、焦點(diǎn)等主光軸：通過透鏡兩個(gè)球面球心的直線叫主光軸，畫主光軸應(yīng)用點(diǎn)劃線光心：透鏡中有個(gè)特殊的點(diǎn)，通過它的光線傳播方向不改變，這個(gè)點(diǎn)叫做透鏡的光心，用字母“O”主光軸表示焦點(diǎn)：平行于主光軸的光經(jīng)過凸透鏡會(huì)聚的一點(diǎn)?；蚱叫杏谥鞴廨S的光經(jīng)凹透鏡發(fā)散的光反向延長線交于的點(diǎn)（虛焦點(diǎn)）。焦距(f)：焦點(diǎn)與光心的距離。5.凸透鏡成像的規(guī)律（1）物距（u）：物體與光心的距離（2）像距(v)：像與光心的距離6.凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)：蠟燭的焰心、凸透鏡的光心，光屏的中心在一條線上移動(dòng)蠟燭后，調(diào)整光屏的位置，直到出現(xiàn)一個(gè)最清晰的像。讀出物距和像距物距u和焦距f的關(guān)系像的性質(zhì)像的位置應(yīng)用舉例正立或倒立縮小或放大或等大實(shí)像或虛像與物同側(cè)或異側(cè)u>2f倒立縮小實(shí)像異側(cè)照相機(jī)u=2f倒立等大實(shí)像異側(cè)側(cè)焦距f<u<2f倒立放大實(shí)像異側(cè)幻燈機(jī)u<f正立放大虛像同側(cè)放大鏡二．人眼球的作用1.眼球的結(jié)構(gòu)組成眼球眼球壁______角膜(無色透明)鞏膜(白色堅(jiān)韌、眼白部分)______虹膜睫狀肌(調(diào)節(jié)晶狀體曲度)脈絡(luò)膜(營養(yǎng)眼球、使眼球成為暗室)______視網(wǎng)膜(有感光細(xì)胞，但視神經(jīng)穿出的地方無感光細(xì)胞稱為盲點(diǎn)，在靠近鼻側(cè))內(nèi)容物包括房水、晶狀體、玻璃體(都為無色透明)2.視覺的形成：物體反射的光線經(jīng)過角膜、晶狀體和玻璃體，在__視網(wǎng)膜__上形成像，經(jīng)視神經(jīng)傳入__大腦__，形成視覺。在視神經(jīng)離開視網(wǎng)膜的地方，也是視網(wǎng)膜上唯一沒有任何__感光細(xì)胞__的地方，這個(gè)地方叫做__盲點(diǎn)__。若像成在這個(gè)位置，我們是看不到的。3.近視的原因主要是眼球的前后徑過長或晶狀體曲度過大，來自遠(yuǎn)處物體的光線聚焦在__視網(wǎng)膜前__，使物像模糊不清(戴__凹透鏡__矯正)。遠(yuǎn)視的原因主要是眼球的前后徑過短或晶狀體曲度過小，使來自近處物體的光聚焦在__視網(wǎng)膜的后面__(戴__凸透鏡__矯正)。4.失去正常人辨別顏色能力的先天性色覺障礙，稱為__色盲__?？键c(diǎn)一：透鏡的分類【例1】如圖所示，一束光通過放在虛線框中的光學(xué)元件后改變了傳播方向，則該光學(xué)元件（

）A．只能是平面鏡 B．只能是凸透鏡 C．只能是凹透鏡 D．可能是平面鏡、凸透鏡或凹透鏡【例2】望遠(yuǎn)鏡起源于眼鏡。1608年，荷蘭眼鏡制造商漢斯·里帕希的一個(gè)學(xué)徒偶然發(fā)現(xiàn)，將兩塊透鍇疊在一起可以清楚看到遠(yuǎn)處的東西。如圖是一種望遠(yuǎn)鏡的原理圖，下列分析錯(cuò)誤的是（）A．物鏡是凸透鏡，可以用來矯正遠(yuǎn)視眼 B．目鏡是凹透鏡，能對光起發(fā)散作用C．視覺在大腦皮層的視覺神經(jīng)中樞形成 D．在視網(wǎng)膜上成的是正立縮小的實(shí)像考點(diǎn)二：凸透鏡成像的規(guī)律【例1】在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示，燭焰在光屏上恰好成一清晰的像。則下列說法正確的是（）A．照相機(jī)應(yīng)用了這一成像規(guī)律B．蠟燭燃燒一段時(shí)間后，光屏上的像會(huì)向下移C．蠟燭不動(dòng)，將透鏡移至35cm處，移動(dòng)光屏可能得到倒立的清晰像D．更換一個(gè)焦距小的凸透鏡，只移動(dòng)透鏡仍可在光屏上得到清晰的像【例2】如圖為某款數(shù)碼相機(jī)的成像原理，鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，影像傳感器相當(dāng)于光屏。拍照時(shí)，將鏡頭對準(zhǔn)景物，相機(jī)通過自動(dòng)調(diào)節(jié)，就能得到清晰的像。下列說法正確的是（）A．影像傳感器上成的是正立的實(shí)像 B．為擴(kuò)大拍攝范圍應(yīng)將鏡頭靠近景物C．拍攝到更大的像應(yīng)將鏡頭遠(yuǎn)離景物 D．景物在2倍焦距以外才能成縮小的像考點(diǎn)三：眼鏡和眼鏡【例1】眼睛是心靈的窗戶，愛護(hù)眼睛已經(jīng)成為我們的共識(shí)。請據(jù)圖回答。（1）如圖是眼球成像原理圖，欣賞風(fēng)景時(shí)，進(jìn)入眼球的光線經(jīng)過___________的折射作用，在視網(wǎng)膜上形成物像，最終在大腦中形成視覺；（2）新生兒以及學(xué)齡前兒童的眼軸未達(dá)到成人水平，形成生理性遠(yuǎn)視。當(dāng)兒童遠(yuǎn)視儲(chǔ)備不足后，又因用眼不規(guī)范會(huì)形成近視。近視眼的糾正示意圖是圖乙的___________；（3）長時(shí)間用眼后，眼睛出現(xiàn)干眼癥狀。下列不支持使用眼藥水緩解癥狀的是()A．眼藥水中含有防腐劑，長期過度接觸防腐劑，可能會(huì)對眼睛產(chǎn)生傷害。B．抗菌類眼藥水成分大多是抗生素，隨意濫用容易造成眼部菌群失調(diào)，產(chǎn)生抗藥性。C．人工淚液類眼藥水的主要成分是模擬天然淚液，眼睛干澀時(shí)，可適當(dāng)緩解癥狀。D．使用治療假性近視的眼藥水，會(huì)勉強(qiáng)睫狀肌繼續(xù)工作，導(dǎo)致疲勞更難緩解?！纠?】如圖是眼睛結(jié)構(gòu)示意圖，對其分析不正確的是（）

A．如果眼睛是心靈的窗戶，那么結(jié)構(gòu)①角膜是窗戶上那明亮的玻璃B．在成像過程中，對進(jìn)入眼球的光線起折射作用的主要結(jié)構(gòu)是②C．眼球的成像原理與凸透鏡成像相似，相當(dāng)于光屏的眼球結(jié)構(gòu)是④D．近視眼的眼球前后徑過短，遠(yuǎn)處物體所形成的物像落到視網(wǎng)膜的前方1．如果把一個(gè)玻璃球分割成五塊，其截面如圖，再將這五塊玻璃a、b、c、d、e分別放在太陽光下，那么能使光線發(fā)散的是（）A．a(chǎn) B．b C．d D．都不行2．在“探究凸透鏡的成像特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，所用凸透鏡的焦距為10cm，光屏是用表面涂有白漆的鐵板制成。小科把“F”發(fā)光物置于離凸透鏡13cm處，移動(dòng)光屏，在光屏上找到清晰的像，如圖所示。小科看到光屏上像的形狀和大小分別是（）A．、縮小B．、放大C．、放大 D．、縮小3．學(xué)生近視后可采用角膜塑形鏡（俗稱OK鏡）進(jìn)行矯正，矯正原理如圖所示。通過OK鏡矯正前后，人眼折光系統(tǒng)的焦距變化正確的是（）A．焦距增大B．焦距先增大后減小C．焦距減小 D．焦距先減小后增大4.小京通過焦距為10cm的凸透鏡看到了提示牌上“關(guān)燈”兩字放大的像，如圖所示。下列說法正確的是（）A．“關(guān)燈”兩字放大的像是實(shí)像B．提示牌上“關(guān)燈”兩字在凸透鏡的焦點(diǎn)上C．提示牌上“關(guān)燈”兩字到凸透鏡的距離小于10cmD．提示牌上“關(guān)燈”兩字到凸透鏡的距離大于20cm5．光刻機(jī)是芯片制造的核心設(shè)備之一，它的工作光源原理如圖所示。可以將掩膜上的圖形曝光在硅片上。下列說法正確的是（

）①縮圖透鏡是凸透鏡，硅片相當(dāng)于光屏②掩膜在硅片上成正立縮小的實(shí)像③若要硅片上所成的像更大，需將掩膜和硅片都向下移動(dòng)④若此時(shí)掩膜向上移動(dòng)1厘米，硅片向下移動(dòng)1厘米，仍能呈清晰的像A．①④ B．②③ C．③④ D．①③6．2021年12月9日，我國航天員上了一堂精彩的太空授課，課上水球?qū)嶒?yàn)引人關(guān)注，王亞平老師站在距離水球30cm處，我們能看到王亞平老師倒立的像。接著向水球內(nèi)注入氣泡，能清楚的看到一正一反兩個(gè)像，關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象說法正確的是（）A．沒有注入氣泡的水球相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，且焦距f>15cmB．注入氣泡后，“正立”和“倒立”的像都是虛像。C．倒立的像是光的折射形成的，這個(gè)像是實(shí)像。D．正立的像是光的反射形成的，這個(gè)像是實(shí)像。7．2022年6月6日，是第二十七個(gè)“全國愛眼日”，主題為“關(guān)注普遍眼健康，共筑‘睛’彩大健康”。下列四幅圖中，表示近視眼成像情況和矯正做法的是（）A．①③ B．①④ C．②③ D．②④8．如果把一個(gè)玻璃球分割成四塊，其截面如圖所示，再將這四塊玻璃a、b、c、d分別放在太陽光下，那么能使光線發(fā)散的是（）A．a(chǎn)、c B．c C．b D．b、d9．購物支付已進(jìn)入“刷臉”時(shí)代，消費(fèi)者結(jié)賬時(shí)只需面對攝像頭（相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡），經(jīng)系統(tǒng)自動(dòng)拍照、掃描等，確認(rèn)相關(guān)信息后，即可完成交易。下列描述正確的是（）A．“刷臉”時(shí)，攝像頭對光起發(fā)散作用B．要使像變大，消費(fèi)者應(yīng)遠(yuǎn)離攝像頭C．“刷臉”時(shí)，面部經(jīng)攝像頭成倒立縮小的虛像D．“刷臉”時(shí)，面部應(yīng)位于攝像頭兩倍焦距之外10．小寧在探究“平面鏡成像”和“凸透鏡成像”的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，分別把一個(gè)不透明且不光滑的擋板放在如圖甲、乙所示的位置，則（）A．兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的擋板上均不能出現(xiàn)蠟燭的像B．兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，小寧均不能看到蠟燭的像C．只有乙的擋板出現(xiàn)蠟燭的像且小寧能看到像D．甲、乙的擋板上均能出現(xiàn)蠟燭的像且小寧均能看到像11．為滿足特殊人群的需求，有一種眼鏡的鏡片可以改變（如圖甲），它的改變是通過在透明的薄膜中注入或抽出光學(xué)液體來實(shí)現(xiàn)。圖乙是小寧同學(xué)看遠(yuǎn)處物體時(shí)的成像情況，圖丙是小科同學(xué)看近處物體時(shí)的成像情況。下列說法正確的是（）A．鏡片Ⅰ對光有會(huì)聚作用，鏡片Ⅱ?qū)庥邪l(fā)散作用B．小寧同學(xué)是近視眼，原因可能是他的晶狀體凸度過小C．小科同學(xué)是遠(yuǎn)視眼，應(yīng)選擇鏡片Ⅰ進(jìn)行矯正D．經(jīng)過矯正后，小寧、小科同學(xué)的視網(wǎng)膜上均能成清晰的倒立縮小的實(shí)像12．如圖所示，小聰同學(xué)探究“凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，此時(shí)燭焰在光屏上成了一個(gè)清晰的像。下列說法正確的是（）

A．此時(shí)要使光屏上燭焰的像變小，可將蠟燭適當(dāng)靠近透鏡，光屏適當(dāng)遠(yuǎn)離透鏡即可B．實(shí)驗(yàn)中，蠟燭越燒越短，可將透鏡向上移動(dòng)一定距離，就能使像移到光屏中心C．保持透鏡位置不動(dòng)，將蠟燭和光屏位置互換后，屏上能看到一個(gè)縮小的實(shí)像D．保持透鏡和光屏位置不動(dòng)，把蠟燭向左移動(dòng)一定距離，若要在屏上繼續(xù)成清晰的像，需換用焦距更長的凸透鏡13．某校一研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在調(diào)查本班同學(xué)的近視率時(shí)發(fā)現(xiàn)，該班有76%的學(xué)生都患了近視。下面是該小組的同學(xué)在一起討論分析后總結(jié)的關(guān)于近視產(chǎn)生的原因和矯正方法，其中正確的是（）①晶狀體凸度過大②晶狀體凸度過小③眼球前后徑過長④眼球前后徑過短⑤物像落在視網(wǎng)膜前方⑥物像落在視網(wǎng)膜后方⑦配戴凹透鏡⑧配戴凸透鏡A．①④⑤⑦ B．②④⑥⑧ C．①③⑤⑦ D．②③⑤⑧14．如圖甲測凸透鏡的焦距，如圖乙“探究凸透鏡成像的規(guī)律”，實(shí)驗(yàn)過程中小科同學(xué)將蠟燭分別放在甲、乙、丙、丁不同的位置（圖甲和圖乙中的透鏡相同），下列說法正確的是（

）A．由圖甲可知凸透鏡的焦距是40cmB．將蠟燭放在丙位置，若凸透鏡上有一個(gè)泥點(diǎn)，則在光屏上不會(huì)出現(xiàn)泥點(diǎn)的影子C．圖乙四個(gè)位置中，移動(dòng)光屏，4個(gè)位置上的蠟燭都可以在光屏上成像D．將蠟燭放在乙位置，光屏應(yīng)向左移動(dòng)才能找到清晰的像，此時(shí)成放大的像15．根據(jù)如圖所示現(xiàn)象，可以判斷該偵探手持的是一枚（）A．凹透鏡，可以用來矯正近視眼B．凹透鏡，可以用來矯正遠(yuǎn)視眼C．凸透鏡，可以用來矯正近視眼D．凸透鏡，可以用來矯正遠(yuǎn)視眼16．在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，某小組測量出物距和像距的數(shù)據(jù)，并繪制成如圖所示的圖像，根據(jù)圖像可知（）A．該凸透鏡的焦距f＝20cmB．當(dāng)物距u＝30cm時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，照相機(jī)利用了這條規(guī)律C．當(dāng)物距u＝8cm時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，幻燈機(jī)利用了這條規(guī)律D．若把物體從距凸透鏡30cm處向距凸透鏡15cm處移動(dòng)過程中，所成的像會(huì)逐漸變小17．在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示，此時(shí)燭焰在光屏上成一個(gè)清晰的像，則下列判斷不正確的是（）

A．這個(gè)清晰的像是倒立、縮小的實(shí)像B．將蠟燭移動(dòng)到40cm刻度處，無論怎樣移動(dòng)光屏，都不會(huì)在光屏上成像C．將蠟燭移動(dòng)到25cm刻度處，應(yīng)向右移動(dòng)光屏，才能再次在光屏上得到清晰的像D．此凸透鏡的焦距大于20cm18．3D電影具有三維立體視覺效果，拍攝時(shí)，將兩個(gè)攝像頭按照人兩眼間的距離放置，同時(shí)拍攝，制成膠片；放映時(shí)，兩個(gè)放映機(jī)在銀幕上呈現(xiàn)兩個(gè)略有差異的畫面，觀看者帶上特殊眼鏡后，就和直接用雙眼看到物體的效果一樣。關(guān)于3D電影，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．光在銀幕上發(fā)生的是漫反射B．拍攝時(shí)，兩鏡頭中心間的距離約為7厘米C．畫面在人眼視網(wǎng)膜上所成的像是倒立、縮小的實(shí)像D．放映時(shí)，膠片到放映機(jī)鏡頭的距離大于2倍的鏡頭焦距19．眼對于我們認(rèn)識(shí)世界至關(guān)重要，人通過眼獲取了總量80%以上的信息。如圖為眼的縱切示意圖。（1）由看近到望遠(yuǎn)時(shí)需要由睫狀肌調(diào)節(jié)[()]___________的曲度。（2）某同學(xué)經(jīng)常玩智能手機(jī)和平板電腦，導(dǎo)致患上近視眼。該同學(xué)看物體時(shí)，外界物體的像落在[④]視網(wǎng)膜的___________（選填“前”或“后”）方，可佩戴___________（選填“凸透鏡”或“凹透鏡”）矯正，從而在___________形成視覺。20．如圖甲所示為眼球的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖乙所示為正常眼、近視眼和遠(yuǎn)視眼的眼球同時(shí)看一個(gè)圓球的示意圖。請回答下列問題：（1）剛走進(jìn)電影院時(shí)幾乎什么也看不見，片刻后才能看清周圍的人。這種變化是由于眼球甲中的______（填結(jié)構(gòu)名稱）變大了。（2）由圖乙可知，______（填序號(hào)）是正常眼，②需要配戴______鏡來校正視力。21．在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”時(shí)得出的一些結(jié)論：如圖所示，______倍焦距處是成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)，______倍焦距處是成放大的像和縮小的像的分界點(diǎn)。無論成實(shí)像還是成虛像，蠟燭總是越靠近______，成的像越大。蠟燭向上移動(dòng)時(shí)像向______移動(dòng)。用火柴盒把凸透鏡的一半遮掉，光屏上______（填“能”或“不能”）成完整的像，光屏上像的亮度變______。22．結(jié)合探究凸透鏡的成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，完成下列內(nèi)容。（1）如圖甲所示，將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上。點(diǎn)燃蠟燭后，調(diào)節(jié)凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心與燭焰中心大致在同一高度。其目的是使像成在______。由圖甲可知，該凸透鏡的焦距為______cm；（2）如圖乙所示，正好能成一個(gè)清晰的像，則在光屏上得到一個(gè)清晰的______（選填“倒立”或“正立”）、______（選填“放大”或“縮小”）的實(shí)像。保持蠟燭和光屏位置不變，將透鏡移動(dòng)至______cm刻度處還能出現(xiàn)一個(gè)______（選填“放大”或“縮小”）的實(shí)像；（3）當(dāng)燭焰距凸透鏡7cm時(shí)，眼睛通過透鏡觀察到虛像可能是圖丙中的______（填序號(hào)）A．B．C．D．23.2022年6月6日時(shí)第27個(gè)全國“愛眼日”，作為青少年要愛眼護(hù)眼，科學(xué)用眼。為進(jìn)一步探究“眼睛的成像規(guī)律”，小科自制了一個(gè)水凸透鏡來模擬晶狀體，如圖甲所示。水凸透鏡通過注水或抽水可改變自身厚度大小。當(dāng)向水凸透鏡里注水時(shí)，水凸透鏡的焦距將變小；當(dāng)向水凸透鏡里抽水時(shí)，水凸透鏡的焦距將變大。（1）小科將蠟燭、水凸透鏡和光屏安裝至如圖甲所示位置，恰能在光屏上得到一個(gè)清晰的像，此時(shí)像的性質(zhì)是______，同時(shí)可推斷出此時(shí)水凸透鏡的焦距可能是______（選填“8cm”“18cm”或“28cm”）；（2）在所示實(shí)驗(yàn)場景下，小科把自己的眼鏡給水凸透鏡“戴上”，當(dāng)從水凸透鏡中注入適量的水后，他發(fā)現(xiàn)再次變清晰了，由此判斷小科戴的是______眼鏡（選填“近視”或“遠(yuǎn)視”）。若小科想摘掉眼鏡，還可通過睡眠時(shí)使用角膜塑形鏡（俗稱“OK鏡”）來改變原本厚度均勻的眼睛的角膜弧度，實(shí)現(xiàn)視力的矯正，經(jīng)過一段時(shí)間的治療，小科的眼角膜應(yīng)該呈現(xiàn)哪種形態(tài)______？24．在學(xué)習(xí)了“凸透鏡成像的規(guī)律”后，某項(xiàng)目化小組同學(xué)制作了一款“手機(jī)投影儀”，準(zhǔn)備的材料有凸透鏡若干個(gè)、硬紙板、膠水、美工刀等。操作過程如下：①用美工刀裁剪硬紙板并用膠水固定，制作了一個(gè)長50厘米、寬20厘米、高20厘米的紙盒。②將手機(jī)固定在距離紙盒右端20厘米處（如圖虛線位置）。③選擇合適的凸透鏡，在紙盒的右端剪出等大的位置，用膠水將凸透鏡固定在紙盒右端（如圖）。④最后，打開手機(jī)屏幕，蓋上頂部紙板，就可以在白墻上看到手機(jī)的投影。展示初步成果后，小組成員給予評價(jià)，提出可完善的意見，小組同學(xué)再進(jìn)行交流討論……（1）下面選項(xiàng)中有四塊不同焦距的凸透鏡，為了能在白墻上得到清晰、放大的像，可選擇()A．焦距為20厘米的凸透鏡

B．焦距為15厘米的凸透鏡C．焦距為10厘米的凸透鏡

D．焦距為5厘米的凸透鏡（2）在實(shí)驗(yàn)中，光屏上已得到清晰的像，當(dāng)用不透明的紙片遮住凸透鏡的上半部，則______（選填“能”或“不能”）出現(xiàn)完整的像；（3）若在光屏得到像總是偏上，在保持凸透鏡位置不變的情況下，如何通過調(diào)整手機(jī)的位置，使像重新呈現(xiàn)在光屏中央？________________________（4）評價(jià)小組小溪同學(xué)提出建議：可以將紙盒內(nèi)部均勻的涂成黑色，并將“投影儀”放在較暗的房間，投影效果更好。針對小溪的建議，你覺